低能环境下核形石组构特征及成因——以中15井上奥陶统良里塔格组核形石为例

【目的】奥陶纪时期全球发生了一次生物大辐射,核形石研究对于揭示该期古环境特征及演化具有重要意义。【方法】以塔里木盆地塔中地区中15井核形石为研究对象,通过详细地岩心观察和室内薄片、扫描电镜鉴定,统计、分析核形石宏观形态、微观组构特征,探讨了其形成环境、成因及地质意义。【结果】塔里木盆地塔中地区中15井上奥陶统良里塔格组泥质条带灰岩段为开阔台地的台内洼地沉积,中上部发育一套厚约12.3 m的深灰色含泥质条带核形石灰岩、含生屑泥晶核形石灰岩,核形石粒径大、丰度高。核心为早期台缘生屑、团块;包壳厚度大,富含细菌纹层;基质中多充填灰泥、细生屑,普遍发育泥质条带;代表了一种水体搅动及搬运作用不强烈的原地或近距离搬运沉积成因。核形石可分为球状、帽状、板条状、椭球状等四类,以帽状、球状为主。垂向上为三个核形石发育段,单个旋回含量、粒度呈变大趋势。【结论】球状、帽状核形石形成于水体搅动和静止相交替状态的环境,板条状核形石形成于弱搅动的低能环境。中15井核形石的产出受奥陶纪全球海平面上升以及生物大辐射影响,具体为丰富的核心物质来源(相邻台缘带生屑、团块)、发育程度高的细菌黏附生长、稳定或弱波动的沉积环境等因素的有机耦合。

平邑盆地下第三系官中段核形石成因分析

平邑盆地下第三系官中段核形石较为发育 ,类型多样。通过对其内部结构的研究发现核形石单元纹层有六种类型 ,作为核心的藻类仅在顶端发生碎屑粘结效应 ,而其底部则发育厚度小 ,规则的暗色纹层。纹层组合类型多样 ,主要受藻类发育程度 ,水动力强度和藻类种属的控制 ,是不同水动力环境下的产物。根据颗粒大小、纹层组合类型、纹层层数、填隙物将核形石分为浅水高能成因核形石和较深水低能成因核形石。

华北地台西缘早—中寒武世过渡期核形石:微生物群落对浅海缺氧环境的响应

地质记录表明在早—中寒武世过渡期发生了一次重要的生物灭绝事件,但对其成因的认识仍存在分歧。作者试图通过对华北地台该时段广泛发育的核形石微组构和矿化过程研究,揭示微生物群落对灾变事件和海洋环境变化的响应。研究发现核形石内富含细菌化石;包壳的微组构和有机矿化特征表明其形成于细菌硫酸盐还原(BSR)作用活跃的高碱度海水条件,密集的莓状黄铁矿微粒和异养细菌残余指示为缺氧环境;而沉积相分析显示核形石发育于浅海陆棚背景。研究认为,同期的核形石及其他可对比微生物岩不仅在华北广泛分布,在其他大陆和板块上也有良好记录,表明在这个生物灾变期浅海环境有广泛的微生物群爆发,并可能与大火成岩省喷发、全球气温升高以及深部缺氧海水向陆棚侵进引起的浅海广泛缺氧相关。早—中寒武世过渡期广泛发育的微生物岩可能记录了底栖动物大量灭绝后,微生物群在缺氧水体中的快速繁盛与生态扩张过程。

河南登封地区寒武系第三统馒头组二段中的核形石及其意义

河南登封地区寒武系第三统馒头组二段发育有三种类型的核形石:球状、椭球状核形石与大型柱状叠层石伴生,形成于高能的潮下带;长卵形核形石与小型柱状叠层石伴生,形成于低到中等能量的潮间带;不规则状核形石与近水平状、缓波状叠层石伴生,形成于低能的潮上带和潮间带。从核形石的成因可以看出,核形石等微生物成因构造与后生动物扰动构造存在耦合关系,水动力条件是核形石形态类型变化的决定因素,泥质(陆源物质)供应是影响核形石生长及消亡的直接因素。

山东平邑盆地古近系湖相核形石的沉积环境分析

山东省平邑盆地古近系官庄组湖相碳酸盐岩露头发育有大量的核形石。为分析其沉积环境,采用野外观测、地球化学测试、偏光显微镜和扫描电镜观察等方法,研究其岩性背景、伴生的生物、沉积构造以及元素地球化学特征。研究表明,核形石主要发育于浅水、中等偏低能量的环境。有少量陆源碎屑物的环境有利于核形石生长;但较多的陆源碎屑物则对其不利。将核形石分为3类:规则泥晶纹层核形石(简称A类核形石),具有大颗粒、多层的规则纹层、复合核心等特点,可以指示浅水、中能、低陆源环境;规则微亮晶纹层核形石(B类),以色浅、粒径小、分选好、微亮晶纹层为特点,可指示浅水、较高能环境;不规则泥晶纹层核形石(C类),以色深、外形不规整、凝块状不规则纹层为特征,指示较深水、低能环境。发育A类和C类核形石的岩石,孔隙发育较差;发育B类核形石的岩石,孔隙发育较好,表现出相对较好的储层潜力。

山东省平邑盆地古近系湖相核形石特征及环境意义

山东省平邑盆地古近系官庄组湖相核形石较富集,其特征和分布受古沉积环境的控制。在总结前人研究的基础上,运用野外现场观测、偏光显微镜和扫描电镜观察、地球化学测试等技术手段,研究了本区核形石灰岩的岩石形态、结构、古生物、构造、元素地球化学等具有环境指示意义的特征,并据此将该区核形石分成A、B两类,它们之间根本性区别在于其形成的沉积环境的不同,A类核形石形成于翻转、滚动的强水动力的,水体较浅且较混浊的滨湖岸滩—浅湖浅滩环境;而B类核形石形成于水体较深、较平静的且较清澈的浅湖湖湾环境。研究结果表明,本区的核形石发育于一个处于湖侵体系域阶段的干热湖盆的缓坡地带。

华北地台西缘早—中寒武世之交的核形石:微组构与生物矿化机制研究

内蒙古乌海地区毛庄组上部灰岩产大量核形石,其内核与包壳含丰富的矿化细菌和有机质残余。显微观察显示:内核以微晶质为主,含少量生屑和陆源碎屑;包壳由亚毫米级亮/暗纹层交互构成。亮层具微亮晶—微晶混合组构,以自养蓝细菌居多;暗层以微晶质为主,富含异养细菌和黄铁矿莓球;这种差异表明两种纹层具不同的生物矿化机制,但都是微生物-化学过程与环境相互作用诱发碳酸盐沉淀并矿化微生物质的结果。超微研究表明:纹层内含大量纳米球粒(40~200 nm),与非晶质胞外聚合物(EPS)密切共生,可能源于EPS的降解。纳米球粒通过粘结-融合形成多面体(0.2~5μm),并进一步集合形成微米级微晶质球粒,后者常被齿状亮晶质环边包围。在寒武纪核形石内部观察到的这种多级微组构的有序组合及其与细菌残余和有机质的规律性配置关系,与近代矿化微生物席和实验研究中观察到的情况相似。本研究认为寒武纪核形石包壳纹层的形成可能与现代微生物席的矿化机制相近,都是微生物与环境相互作用诱发碳酸盐沉淀并矿化有机质的结果。

辽东半岛复州湾剖面寒武系第二统光合作用生物膜建造的核形石

作为一种经常大于鲕粒的包覆颗粒类型,核形石以其不平滑的圈层被解释为微生物成因,区别于成因存在较大争议的鲕粒,而且常与鲕粒和其他类型的碳酸盐颗粒相互共生;作为一种在围绕着生物碎屑和非生物碎屑核心的序列式纹层化作用过程中形成的球形或假球型生物沉积构造,核形石还常常单独产出和分布,所以又被解释为微生物碳酸盐岩,或者被归为球状叠层石。在辽东半岛寒武系第二统碱厂组和馒头组之中,厘米级别大小的核形石密集发育在三级层序的顶部,成为一种时间特化的相。另外,以下重要特征将辽东半岛寒武系第二统的核形石特征化,包括:(1)与凝块和微凝块共生;(2)多为球状和椭球状;(3)由不均一的非纹层状致密泥晶和微亮晶构成;(4)核形石皮层以及核形石间凝块中发育特别的蓝细菌鞘钙化化石等。尽管穿越成岩作用过滤器去解释古代核形石复杂的形成机理存在着巨大的挑战,也尽管形成这些核形石的复杂生物膜钙化作用细节需要更加深入地研究才能得到更好地了解,但是,辽东半岛第二统碱厂组和馒头组核形石中直接的微生物化石证据,尤其是核形石内较为丰富的钙化蓝细菌鞘化石,使其成为一个了解光合作用生物膜建造核形石的典型实例。

豫西渑池地区寒武系第三统馒头组二段的核形石

豫西渑池地区寒武系第三统馒头组二段主要由紫红色、褐黄色页岩夹叠层石灰岩、核形石灰岩和鲕粒灰岩组成,其下部灰岩中富含核形石,形态和纹层结构多不规则,可见弯曲、不分枝的葛万菌(Girvanella)管状体呈密集而不规则的网状缠绕于核心和暗色纹层中,在亮纹层中则少些。含核形石地层呈薄层或透镜状夹于鲕粒灰岩之间或被潮上带泥岩覆盖,形成于低能的滨岸鲕粒滩滩间或滩后洼地。从核形石的特征可以看出,后生动物的匮乏或衰退是渑池地区馒头组二段核形石产生的决定性因素,不同的水动力条件造就了核形石形态类型的多样化,持续动荡的高能条件和大量泥质(陆源物质)供应直接导致了核形石消亡。

四川江油马角坝地区船山组核形石基本特征及其环境意义

四川江油马角坝地区船山组核形石十分发育,类型多样。基于对其内部显微结构的研究发现核形石核心和纹层各有5种类型,并伴随有3种圈层"构造"。基于对其核心、纹层和形态的研究将研究区核形石分为大球状核形石、小球状核形石、长棒状核形石、帽状核形石、不规则状核形石和复合核形石等6大类,并将它们划分成3种沉积环境,即台地边缘滩、开阔台地和局限台地,并探讨了碳酸盐岩地层中核形石的分布、形成环境和沉积环境的耦合关系。高含量、大颗粒、纹层厚度大于核心厚度、纹层复杂、核心组分与基质组分存在较大差异,亮晶胶结的核形石的形成环境与沉积环境不一致,即核形石形成于水动力较弱的局限台地或开阔台地环境,强水动力使核形石发生磨圆,基质生物碎屑破碎,进而沉积于水动力较大的台地边缘滩环境。中等含量、中等粒度、纹层简单、与完整生物碎屑共存且粒径类似、亮晶胶结的核形石的形成环境与沉积环境类似,即部分生物碎屑在中等水动力条件下,处于悬浮状态,捕获和粘附碳酸盐质点,当个体增大和水体环境变化时,核形石就地沉积于中等能量的开阔台地环境。含量低、粒径变化大、纹层厚度小于核心厚度、纹层简单、形状易受核心的影响,纹层外壳凹凸不平,基质生物含量低、泥晶基质含量特别高的核形石的形成环境与沉积环境一致,即形成并沉积于水动力偏弱的局限台地环境。

鲕粒滩中光合作用生物膜构建的高能核形石:以辽西葫芦岛三道沟剖面寒武系张夏组为例

核形石是一种具有双重属性而较为特别的微生物碳酸盐岩:①作为一种包覆颗粒类型,核形石以不平滑的圈层和较大的大小被解释为微生物成因区别于成因存在着较大争议的鲕粒;②作为一种形成在围绕着核心的序列式纹层化作用过程中的球形或椭球型的生物沉积构造,核形石还常常被解释为微生物碳酸盐岩的一种类型而被归为球状叠层石。在辽西葫芦岛三道沟剖面寒武系苗岭统张夏组顶部的块状鲕粒滩相灰岩之中,密集发育着厘米级别大小的高能泥晶核形石。另外,以下重要特征将张夏组鲕粒灰岩中的核形石特征化,包括:①厘米级别的大小;②椭圆形为主的形态学特征;③特征性的纹层状构造;④核形石皮层中普遍发育而且较高密度保存的丝状蓝细菌鞘的钙化化石等等。尽管穿越成岩作用过滤器去解释古代核形石复杂的形成机理将存在着巨大的挑战,也尽管形成这些核形石复杂的生物膜钙化作用机理还没有得到精确的了解,但是,辽西葫芦岛三道沟剖面张夏组中的核形石,直接的微生物化石证据,尤其是在核形石内较为丰富的丝状蓝细菌鞘化石,使其成为一个了解光合作用生物膜建造核形石的典型实例;同时,也为进一步了解形成在水柱中的放射鲕粒以及形成在海底的泥晶核形石之间复杂的形成机理的差异性,提供了一个较为典型的实例。

河南卫辉地区寒武系第三统馒头组二段中的核形石及其沉积特征

为重建河南卫辉地区寒武纪古环境,揭示微生物岩的成因及演化规律,对河南卫辉地区寒武系第三统馒头组二段中的核形石进行了野外地质调查和室内微观分析。识别出2种不同类型的核形石,其中椭圆形核形石由较小的核心和不规则的明、暗纹层组成,与大量不规则泥质条带伴生,形成于高、低能交替的潮间水道;帽状—圆状核形石发育较大的核心和规则的明、暗纹层,与缓波状叠层石伴生,形成于高、低能交替的潮间—潮下水道。馒头组二段含核形石灰岩垂向序列自下而上呈潮上—潮间带泥、灰坪—潮间—潮下带水道、近岸鲕粒浅滩相的变化规律,反映了海平面向上缓慢上升、水动力逐渐增强的过程。

鲕粒滩相灰岩特别的核形石灰岩帽——以山西繁峙茶坊子剖面寒武系张夏组为例

作为一种较为特别的微生物碳酸盐岩类型,核形石以双重属性而著称:①以不平滑的皮层和较大的大小而常常被解释为微生物成因,从而区别于而成因存在着较大争议的鲕粒,所以,核形石也可以作为一种包覆颗粒类型;②作为微生物碳酸盐岩的一种类型而被归为相互不连接的球状叠层石,因为核形石形成在围绕着核心的序列式纹层化作用过程之中,并且表现为球形或椭球型的生物沉积构造。在山西繁峙茶坊子剖面寒武系苗岭统张夏组块状鲕粒滩相灰岩的顶部,密集发育着厘米级别大小的高能泥晶核形石,核形石灰岩的厚度接近1 m,从而组成一个块状鲕粒滩相灰岩之上特征性的核形石灰岩帽。该层厚度较小的(小于1 m)核形石灰岩中的核形石,具有以下特征:①厘米级别的大小(1至3 cm);②球形或椭球形的形态学特征;③核形石皮层主导性的泥晶和少量的微亮晶构成;④核形石皮层中较高密度保存的丝状蓝细菌鞘化石;⑤核形石间特别的凝块基质,以及明显的丝状蓝细菌鞘化石构成的凝块。尽管穿越成岩作用过滤器去解释古代核形石复杂的形成机理将存在着巨大的挑战,也尽管形成这些核形石复杂的生物膜钙化作用机理还没有得到完全而且准确的了解,但是,山西省繁峙县茶坊子剖面张夏组顶部的核形石,壮观的宏观特征,核形石皮层中直接的微生物化石证据,尤其是在核形石内较为丰富的丝状蓝细菌鞘化石,使其成为一个了解光合作用生物膜建造核形石的典型实例,而且成为了解发育在高能鲕粒滩相灰岩之上最为特别的"藻坪"沉积的一个较为典型实例。

川西北杨坝剖面埃迪卡拉系灯影组核形石组构特征

埃迪卡拉系灯影组核形石研究对揭示该期古环境特征及演化具有重要意义。在杨坝剖面埃迪卡拉系灯影组2段核形石发育段的宏观及微观描述(564块薄片)的基础上,分析了核形石组构、类型及垂向分布。该剖面核形石发育段共分为上、下两个亚段,厚度分别为109.53 m、126.2 m,核形石累积厚度分别为22.6 m、49.5 m。核形石核心及壳层的成分、组构、形态多样;核形石类型包括不规则状核形石、椭圆状核形石、次圆状—圆状核形石、帽状核形石等4种,每种类型的粒径、形态、层位分布、形成环境不同;粒度在垂向上表现为10个反旋回。整体上核形石发育不够完善,以薄皮核形石、弥散粒为主,代表着核形石发育的最初阶段。不规则状、次圆状、帽状核形石形成于弱搅动的浅水低能环境,包括潮下低能带、潮间带等;椭球状、圆状核形石形成于连续搅动的潮下高能带。核形石粒度差异大、形态多样、垂向多旋回变化的特征反映了埃迪卡拉纪灯影期海水受限、水体相对深浅及能量频繁动荡,同时受一定物源影响的特征。

巨鲕成因探讨:来自上扬子地区下寒武统、中泥盆统及下三叠统的证据

通过对下寒武统、下三叠统与中泥盆统金宝石组葛万藻成因的核形石对比研究认为,微生物是巨鲕形成的主要因素之一。微生物参与构建巨鲕暗色纹层,促进同心纹层加积,对巨鲕的形成具有建设性作用。在金宝石组核形石纹层中微生物发育的区域,纹层厚度不均匀且形态不规则,说明微生物对巨鲕规律纹层是具有破坏性的。巨鲕和核形石都是在无机化学和微生物共同作用下形成的产物,不同的水体环境制约着微生物的发育程度,进而控制了巨鲕与核形石的形成。

扬子地体船山组碳酸盐岩中的核形石

扬子地体上石炭统船山组内核形石极为丰富,按照内部结构和构造可分五种纹层类型、二种壳层构造和四种核心结构。核形石并非过去所认为的单一的“葛万藻核形石”,而可以根据形态和壳层中的生物组合划分为十种基本类型,其沉积环境有滩、潮下低能带和泻湖等。 石炭纪晚期,由于全球的气候发生强烈分异,从而在低纬度地区产生大量分泌粘液的缠绕生物(藻类为主),核形石就是由这种缠绕生物捕集沉积质点围绕核心而成,其形成过程有四个阶段—核心形成阶段,壳层形成阶段、沉积搬运阶段和成岩后生阶段。 在成岩后生阶段,核形石岩可以产生大量的核间和核内溶孔,这对于油气、矿液的储集和运移是十分有利的。

四川盆地东北缘灯影组核形石特征及环境意义

四川盆地紫阳麻柳地区震旦系灯影组中见有核形石发育。通过野外剖面实测、偏光显微镜和场发射扫描电镜等手段,对核形石的形态、结构、形成环境及其主控因素进行研究,结果表明:麻柳灯影组核形石主要集中在灯四段中上部,其可分为四类:Ⅰ类正常核形石,Ⅱ类正常复合核形石,Ⅲ类薄皮核形石,Ⅳ类薄皮复合核形石,且以Ⅰ类为主。核形石形态以球形为主,可见少量椭球形、棒形以及不规则形态。紫阳麻柳地区灯影组核形石的形成受灯影组充足的物质基础、适宜的中—高能水动力条件以及低陆源碎屑物质的注入等因素共同控制。通过研究该区核形石沉积环境可知,灯影组四段的沉积环境为中—高能浅缓坡沉积相带。

四川龙门山区中泥盆统金宝石组核形石岩石学特征及其成因

四川龙门山区甘溪剖面中泥盆统金宝石组顶部发育一套核形石灰岩。通过野外剖面实测和镜下详细观察,认为该套核形石灰岩垂向上可分为3个沉积旋回,每个旋回均由核形石灰岩和泥晶灰岩组成。葛万藻(Girvanella)丝状体在核形石的核心和包壳中均有发育,对核形石的形成具有重要的作用。结合核形石中的纹层类型、Girvanella丝状体形态以及渗滤砂与核形石纹层的关系,认为核形石是在浅滩和礁后潟湖环境中沉积形成的,核形石及其围岩中赋存的粒内渗滤砂和粒间渗滤砂,形成于核形石沉积之后的大气水淋滤作用。通过对核形石形成环境的分析可知,龙门山区甘溪剖面中泥盆统金宝石组顶部核形石灰岩形成的水动力条件从下到上逐渐减弱,反映了当时相对海平面由低到高的变化特点。

广西浪平地区黄龙组底部的核形石及其意义

广西浪平地区石炭纪地层出露完整,在黄龙组底部发育一套核形石生物碎屑灰岩.为了深入认识核形石的形成环境及地质意义,开展了古生物学、沉积学和岩相学研究.核形石生物碎屑灰岩中虫筳类化石表现出Profusulinella aljutovica-Taitzehoella taitzehoensis extensa带的特征,指示其发育在莫斯科期的初期.本文共识别出4种核形石类型:泥晶核形石、富屑纹层核形石、藻(菌)纹层核形石和复合纹层核形石;以及4种沉积微相:MF1,MF2,MF3和MF4.在莫斯科期初期,海平面开始回升,使该地区的沉积环境发生变化,为核形石的形成提供了微生物活动基础和水动力条件.

辽东半岛复州湾剖面寒武系馒头组核形石沉积特征

辽东半岛南部复州湾剖面寒武系第二统馒头组为三级强迫型海退体系域,顶部厚层块状灰岩集中发育厘米级别的核形石。基于野外观察和镜下观察资料,分析研究区核形石沉积特征。结果表明:复州湾馒头组核形石发育于暗色凝块、微凝块和亮晶基质,非均一的纹层状致密泥晶和微亮晶是核形石的基本构成;核形石中发育多样化的钙化蓝细菌,如丝状蓝细菌、胞网菌状组构,较高级的可类比于现代胶须菌的岩枝菌、尖管菌和基座菌,以及之前未见的奥顿菌和伽伍得菌等,核形石形成于较典型的光合作用生物膜复杂的钙化作用。该结果为研究蓝细菌微生物席钙化作用提供岩石记录和实例。